JP5116074B2 - イナートガスオーブン - Google Patents

Description

本発明は、イナートガスオーブンに関するものである。

従来、有機ＥＬディスプレイパネル等フラットパネルディスプレイに用いるガラス基板に付着した溶剤を揮発させる、等のためにイナートガスオーブンが用いられている。イナートガスオーブンは、ガラス基板を載置する処理室内の雰囲気を不活性ガス（例えば、窒素）で置換し、処理室内を高温にしてガラス基板に付着した溶剤を揮発させる。図４に示すように、イナートガスオーブンは、断熱材からなる断熱壁６０の外側にモータ６１が配設されている。そして、モータ６１によって回転させられるシャフト６２が、断熱壁６０に形成された配設孔６０ａに遊挿され、シャフト６２の処理室内の端部に送風ファン６３が取着され、シャフト６２と一体回転する。

モータ６１を駆動して送風ファン６３を回転させると、送風ファン６３の径方向外側が高圧になり、送風ファン６３の軸付近が低圧になるため、不活性ガスを送風ファン６３の軸方向から径方向外側に向かって送出する。この不活性ガスの流れにより、イナートガスオーブンの作動時には、処理室内に配置されたヒータ（図４において省略）によって加熱された不活性ガスが処理室内で循環される。

ところが、送風ファン６３の軸付近の圧力は、処理室外の大気圧よりも低くなるため、モータの種類によっては処理室外の外気がシャフト６２を支持するベアリングの隙間から処理室内に吸入されてしまう。このため、不活性ガスで置換した処理室内の雰囲気中に、外気に含まれる酸素等のガスが混入するという問題があった。また、処理室内の温度変動が大きくなることや、処理室内の温度制御が難しくなることがあった。そこで、処理室内の不活性ガスと同一種類の不活性ガスを、モータ６１と送風ファン６３との間に供給してその空間の圧力を高め、処理室内へ外気が流入することを抑制することが考えられる。しかしながら、この方法では、不活性ガスがモータ６１を介して処理室外に流出するため、不活性ガスを余分に消費するという問題がある。また、供給する不活性ガスが低温であれば、外気と同様に、処理室内の温度変動が大きくなり、処理室内の温度を制御することが困難になるといった問題がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は処理室内の温度を容易に制御することができるイナートガスオーブンを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内部の雰囲気が不活性ガスで置換される処理室と、前記処理室内に配設され前記不活性ガスを加熱するヒータと、前記処理室の内外を連通するように該処理室の断熱壁に形成された配設孔と、前記配設孔を介して一部が前記処理室内に配設され、前記不活性ガスを前記処理室内で循環させる送風装置とを備えたイナートガスオーブンであって、前記送風装置は、前記配設孔の周囲を囲むように環状に形成され、前記断熱壁外面に対して全周に亘って密着された支持部材と、前記支持部材に密着された軸受と、前記軸受に回転可能に支持され、前記配設孔に挿通されて先端が前記処理室内に配設されたシャフトと、前記シャフトの先端に一体回転可能に取着された送風ファンと、前記処理室の外側に配設され、前記シャフトを回転駆動するモータと、を備え、前記軸受は、前記軸受と前記シャフトとの間をシールする磁気シールを有し、前記支持部材は、前記断熱壁の前記処理室外側面における前記配設孔を囲むように設けられて前記断熱壁の熱的変形を許容する緩衝材と、前記緩衝材に設けられて前記軸受が密着される取付ベースと、からなる。

同構成によれば、処理室の断熱壁に形成された配設孔の周囲を囲むように、環状に形成され断熱壁外面に対して全周に亘って密着された支持部材に軸受が密着しているため、処理室外に配設されたモータによって処理室内の送風ファンを回転させても、配設孔とシャフトとの間に流入する外気が磁気シールを有する軸受によって遮断されるため、処理室内への外気の流入が抑制される。そのため、処理室内の温度を容易に制御できる。

また、同構成によれば、配設孔を囲むように設けられた緩衝材に取付ベースが取着され、該取付ベースにモータが配設されている。処理室内部が高温になって断熱壁に生じる歪みと、取付ベースに生じる歪みとのずれが、緩衝材によって許容されるため、断熱壁から緩衝部材や取付ベースが剥がれ落ちることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のイナートガスオーブンにおいて、前記シャフトは前記モータの出力軸である。同構成によれば、シャフトがモータの出力軸であるため、別途シャフトを用いる必要がなくなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のイナートガスオーブンにおいて、前記軸受は、前記磁気シールよりも前記処理室の外側に配置され前記シャフトを支持するベアリングを備えた。同構成によれば、ベアリングが磁気シールよりも処理室の外側に配置されているため、ベアリングが回転することによって発生する塵等が処理室内に混入することが磁気シールによって抑制される。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のイナートガスオーブンにおいて、前記処理室内の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにおいて検出された温度と予め設定した設定温度とに基づいて前記ヒータの駆動を制御する制御装置と、を備えた。同構成によれば、制御装置によって、処理室内の温度を容易に設定温度にすることができる。

本発明によれば、処理室内の温度を容易に制御することができるイナートガスオーブンを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、イナートガスオーブンを側方から見た概略構成図である。イナートガスオーブンは、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等フラットパネルに用いられるガラス基板Ｗに付着した溶剤を高温環境下において揮発させる等の用途に用いられる。

イナートガスオーブンは処理室としての炉本体１０を備え、該炉本体１０は箱状に形成され、その炉本体１０の側面１１にはガラス基板Ｗを処理室に対して搬入・搬出するための開口１１ａが形成されている。また、炉本体１０には、開口１１ａを開閉するための扉体１２が設けられている。これら炉本体１０及び扉体１２は断熱材により構成されている。扉体１２のフランジ部１２ａには、炉本体１０と扉体１２との間をシールするＯリング１３が設けられている。

炉本体１０の上壁１４には、不活性ガス（例えば、窒素）を炉本体１０内へ供給するための供給管１５が貫設され、供給管１５の炉本体１０外側には供給バルブ１６が接続されている。また、炉本体１０の下壁１７には、炉本体１０内の外気を排気するための排気管１８が貫設され、排気管１８の炉本体１０外側には排気ポンプ１９が接続されている。

開口１１ａの下面から炉本体１０内に向かって、開口１１ａの下面と同じ高さを有する床２０が形成されており、図示しない支柱によって支持されている。床２０は、例えば目の粗い金網等で構成され、炉本体１０内における不活性ガスの循環を妨げないようになっている。床２０の下方には、その内部の不活性ガスを加熱するためのヒータ２１が、下壁１７の上面に配設されている。床２０の炉本体１０内部側（図１において右側）には、フィルタ２２が設けられており、フィルタ２２は炉本体１０内の不活性ガス中に混入した塵等を吸着する。床２０上には、例えばガラス基板Ｗが収容されたカセット２３が載置される。カセット２３が載置された上方には、温度センサ２４が上壁１４の下面に配設されている。温度センサ２４は、炉本体１０内部の温度を検出して、温度情報を出力する。また、扉体１２と対向する断熱壁２５には、送風装置３０が配設されており、送風装置３０は、炉本体１０内の不活性ガスを循環させる。

イナートガスオーブンには、制御装置５０が設けられ、制御装置５０は、供給バルブ１６及び排気ポンプ１９に接続されて、供給バルブ１６を開閉することにより炉本体１０に不活性ガスを供給し、排気ポンプ１９を駆動することにより炉本体１０内の外気を排気する。また、制御装置５０は、ヒータ２１及び温度センサ２４に接続されており、温度センサ２４からの信号を受けてヒータ２１を制御する。さらに、制御装置５０は、送風装置３０に接続されており、送風装置３０を制御して炉本体１０内の不活性ガスを循環させる。

図２に示すように、断熱壁２５には配設孔２５ａが形成され、配設孔２５ａを囲むように円筒状に形成された支持部材としての緩衝材３１が断熱壁２５の外側に密着されている。緩衝材３１の炉本体１０と反対側の端部には、該緩衝材３１の開口を閉塞するように支持部材としての取付ベース３２が密着されており、該取付ベース３２の中央には、前記配設孔２５ａと略同軸上にベース孔３２ａが形成されている。取付ベース３２の炉本体１０と反対側の取付面３２ｂには磁性流体軸受３３が配設され、磁性流体軸受３３のフランジ部３３ａにはＯリング３４が設けられて、取付ベース３２と磁性流体軸受３３との間がシールされている。また、取付ベース３２の取付面３２ｂには取付部材３５によってモータ３６が固着されている。モータ３６には、炉本体１０側に突出してモータ３６の出力軸であるシャフト３７が設けられている。シャフト３７は、磁性流体軸受３３によって回転可能に軸支されるとともにシールされている。また、シャフト３７は、ベース孔３２ａ及び配設孔２５ａを介して炉本体１０内に挿入され、シャフト３７の炉本体１０内の端部に送風ファン３８が設けられている。送風ファン３８は、シャフト３７とともに一体回転する。磁性流体軸受３３が炉本体１０と反対側の取付面３２ｂに配設されているため、高温に加熱された不活性ガスが磁性流体軸受３３に接触し難く、磁性流体軸受３３が不活性ガスによって加熱されることが抑制される。

配設孔２５ａ及びベース孔３２ａの径はシャフト３７の径よりも大きく形成されている。そのため、炉本体１０内が高温になって炉本体１０，取付ベース３２及びシャフト３７が変形しても、断熱壁２５とシャフト３７とが接触しないように構成されている。また、炉本体１０内が高温になって断熱壁２５に歪みが生じたときでも、取付ベース３２は高温の不活性ガスに直接触れないため歪みが生じ難い。そのため、断熱壁２５が膨張する前後で断熱壁２５と緩衝材３１との相対位置がずれるが、緩衝材３１によってずれが吸収されるため、断熱壁２５に密着した緩衝材３１及び取付ベース３２が断熱壁２５から剥がれ落ちることを抑制される。歪みによりモータ３６が傾いてシャフト３７が配設孔２５ａに接触することを抑制することができる。このように構成されていても、炉本体１０と緩衝材３１との間が密着し、緩衝材３１と取付ベース３２とが密着しており、さらに、シャフト３７と磁性流体軸受３３との間がシールされているため、配設孔２５ａとシャフト３７との隙間を介して外気が流入すること遮断されている。

磁性流体軸受３３は、ベアリング３９と磁気シール４０とから構成され、ベアリング３９によりシャフト３７を回転可能に軸支し、磁気シール４０によりシャフト３７と磁性流体軸受３３との隙間を介して外気が流入することを低減できる。詳述すると、磁気シール４０は、シャフト３７の軸方向に着磁された複数の環状磁石（図示略）を、シャフト３７との間に僅かな隙間を有するようしてシャフト３７に嵌める。そして、各環状磁石同士が同じ極を向かい合うように、つまり、各環状磁石の磁極が軸方向に沿ってＮ極−Ｓ極，Ｓ極−Ｎ極，Ｎ極−Ｓ極の並びで配列させ、シャフト３７と環状磁石との隙間に磁性流体（図示略）を介在させる。このように構成することにより、シャフト３７と環状磁石との間に形成される磁場によって磁性流体が保持され、シャフト３７と環状磁石との間が磁性流体によってシールされる。更に、シャフト３７と磁性流体とが隙間なく密着しても、磁性流体は液体であるためシャフト３７と磁性流体との間で摩擦や磨耗が発生し難い。

また、ベアリング３９は、磁性流体軸受３３内において磁気シール４０よりも炉本体１０と反対側の位置に配置されている。そのため、ベアリング３９の回転によって発生する塵等が炉本体１０内に混入することが磁気シール４０によって抑制される。

このように構成されたイナートガスオーブンの動作について説明する。
制御装置５０は、ガラス基板Ｗが載置されたカセット２３が運び込まれた状態で、供給バルブ１６及び排気ポンプ１９を制御して、炉本体１０内の外気を排気し、不活性ガスを吸気して、炉本体１０内の雰囲気を不活性ガスで置換する。炉本体１０内の雰囲気が不活性ガスで置換されると、制御装置５０は、ヒータ２１を制御してヒータ２１の周辺の不活性ガスを温める。また、制御装置５０は、送風装置３０を駆動して炉本体１０内の不活性ガスを循環させて炉本体１０内の温度を均一にし、高温になった不活性ガスによってガラス基板Ｗに付着した溶剤を揮発させる。

このとき、配設孔２５ａとシャフト３７との隙間を介して外気が流入することが遮断されているため、炉本体１０の外部に配設されたモータ３６によって炉本体１０内の送風ファン３８を回転させることにより炉本体１０内の不活性ガスを循環させても、炉本体１０内への低温の外気の流入が抑制される。また、炉本体１０と扉体１２とが断熱材からなるため、炉本体１０内の温度が制御装置５０によって制御されるヒータ２１の動作以外では変更され難くなり、炉本体１０内の温度を容易に制御できる。さらに、制御装置５０は、温度センサ２４からの温度情報に基づいて、炉本体１０内の温度が予め設定された設定温度となるようにヒータ２１を制御する。そのため、炉本体１０内の温度を容易に設定温度にすることできる。

また、外部から不活性ガスを供給して炉本体１０内へ外気が流入することを抑制する方法と異なり、常に不活性ガスを供給し続けなくとも炉本体１０内に外気が流入しない。そのため、不活性ガスの使用量が減り、イナートガスオーブンの使用に際して必要なコストを低減することできる。さらに、炉本体１０内の不活性ガスの出入りがないため、炉本体１０内の圧力を一定にするための制御が容易にできる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）配設孔２５ａを囲むように緩衝材３１を断熱壁２５に密着させ、緩衝材３１の開口を閉塞するように取付ベース３２との間を隙間なく密着させて、取付ベース３２の中央に配設孔２５ａと略同軸上にベース孔３２ａが形成した。また、取付ベース３２に取付部材３５によってモータ３６を配設し、モータ３６によって回転するシャフト３７を取付ベース３２に配設した磁性流体軸受３３で支持して断熱壁２５に形成された配設孔２５ａに遊挿し、シャフト３７の端部に送風ファン３８を取着した。シャフト３７は、磁気シール４０によってシールされているため、外部から内部への外気の流れが防止される。このため、炉本体１０の外部に配設されたモータ３６によって炉本体１０内の送風ファン３８を回転させることにより炉本体１０内の不活性ガスを循環させても、炉本体１０内への低温の外気の流入が抑制され、炉本体１０内の温度を容易に制御できる。

（２）断熱壁２５に緩衝材３１及び取付ベース３２を設けてモータ３６を配設したため、炉本体１０内が高温になることで生じる断熱壁２５と緩衝材３１との相対位置のずれが、緩衝材３１によって吸収されるため、断熱壁２５に密着した緩衝材３１及び取付ベース３２が断熱壁２５から剥がれ落ちることを抑制することができる。

（３）制御装置５０は、温度センサ２４からの温度情報と、予め設定された設定温度とに基づいてヒータ２１を駆動するため、炉本体１０内の温度を容易に設定温度にすることができる。

（４）常に不活性ガスを供給し続けなくとも炉本体１０内に外気が流入しないため、不活性ガスの使用量が減り、イナートガスオーブンの使用に際して必要なコストを低減することできる。

（５）炉本体１０内の不活性ガスの出入りがないため、炉本体１０内の圧力を一定にするための制御が容易にできる。
尚、上記一実施形態は、以下の態様で実施してもよい。

・上記実施形態では、磁性流体軸受３３を取付ベース３２の炉本体１０と反対側の取付面３２ｂに設けたが、炉本体１０内の温度が低温である場合には、図３に示すように、断熱壁２５に凹部２５ｂを形成し、磁性流体軸受３３を取付ベース３２の炉本体１０側の取付面３２ｃに設けて、取付部材３５を用いずにモータ３６を取付ベース３２に直接配設する。このように構成することで、イナートガスオーブンを小型化することができる。また、配設孔２５ａの径を大きくして磁性流体軸受３３が炉本体１０側に配設された場合に比べ、高温に加熱された不活性ガスが磁性流体軸受３３に接触し難いため、磁性流体軸受３３が不活性ガスによって加熱されることが抑制される。尚、断熱壁２５に凹部２５ｂを形成せずに、磁性流体軸受３３を取付ベース３２の炉本体１０側に設けて、取付部材３５を用いずにモータ３６を取付ベース３２に直接配設するだけであってもよい。

・上記実施形態では、シャフト３７がモータ３６の出力軸として設けられていたが、シャフト３７とモータ３６の出力軸と別部材で構成し、モータ３６の出力軸にシャフト３７を結合させてもよい。

・上記実施形態では、ベアリング３９が磁性流体軸受３３内において磁気シール４０よりも炉本体１０と反対側の位置に配置されていたが、磁気シール４０よりも炉本体１０側に配置してもよい。

・上記実施形態では、ガラス基板Ｗに付着した溶剤を揮発させる用途に用いたが、他にもウェハーのコーティングを乾燥させる用途に用いてもよい。
・上記実施形態では、不活性ガスとして窒素を用いたが、これに限らず、例えばアルゴン等を用いてもよい。

イナートガスオーブンの概略構成図。 送風装置の断面図。 別の送風装置の断面図。 従来の送風装置の断面図。

符号の説明

１０…炉本体、２１…ヒータ、２４…温度センサ、２５…断熱壁、２５ａ…配設孔、３０…送風装置、３１…緩衝材、３２…取付ベース、３３…磁性流体軸受、３６…モータ、３７…シャフト、３８…送風ファン、３９…ベアリング、４０…磁気シール、５０…制御装置。

Claims (4)

1. 内部の雰囲気が不活性ガスで置換される処理室と、前記処理室内に配設され前記不活性ガスを加熱するヒータと、前記処理室の内外を連通するように該処理室の断熱壁に形成された配設孔と、前記配設孔を介して一部が前記処理室内に配設され、前記不活性ガスを前記処理室内で循環させる送風装置とを備えたイナートガスオーブンであって、
   前記送風装置は、
   前記配設孔の周囲を囲むように環状に形成され、前記断熱壁外側面に対して全周に亘って密着された支持部材と、
   前記支持部材に密着された軸受と、
   前記軸受に回転可能に支持され、前記配設孔に挿通されて先端が前記処理室内に配設されたシャフトと、
   前記シャフトの先端に一体回転可能に取着された送風ファンと、
   前記処理室の外側に配設され、前記シャフトを回転駆動するモータと、を備え、
   前記軸受は、前記軸受と前記シャフトとの間をシールする磁気シールを有し、
   前記支持部材は、
   前記断熱壁の前記処理室外側面における前記配設孔を囲むように設けられて前記断熱壁の熱的変形を許容する緩衝材と、
   前記緩衝材に設けられて前記軸受が密着される取付ベースと、
   からなることを特徴とするイナートガスオーブン。
2. 請求項１に記載のイナートガスオーブンにおいて、
   前記シャフトは前記モータの出力軸であることを特徴とするイナートガスオーブン。
3. 請求項１又は２に記載のイナートガスオーブンにおいて、
   前記軸受は、前記磁気シールよりも前記処理室の外側に配置され前記シャフトを支持するベアリングを備えたことを特徴とするイナートガスオーブン。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のイナートガスオーブンにおいて、
   前記処理室内の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサにおいて検出された温度と予め設定した設定温度とに基づいて前記ヒータの駆動を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とするイナートガスオーブン。

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